스마트 그리드 분야에 관심을 갖고 계시다면 사람들이 IIoT, 엣지 컴퓨팅, 5G 백홀, 그리드 탄력성 등 많은 전문 용어를 사용하는 것을 들어보셨을 것입니다. 그러나 충분히 언급되지는 않았지만 모든 기능을 작동시키는 데 전적으로 중요한 것은 스마트 계량기, 변전소 및 제어 센터 사이에 모든 데이터를 전달하는 케이블입니다. 최근 유틸리티 엔지니어와 그리드 계획자로부터 다음과 같은 질문을 많이 받았습니다. FTTA 케이블이 실제로 스마트 그리드를 견딜 수 있습니까? 그렇다면 어떤 것이 필요합니까?
먼저, 여기에 처음 오신 분들을 위해 FTTA 케이블이 무엇인지 분석해 보겠습니다. FTTA는 원래 통신 기지국이 무선 장치를 핵심 네트워크에 연결하도록 설계된 Fiber to the Antenna의 약자입니다. 열악한 실외 환경을 처리하도록 제작되었으며, 신호 손실이 매우 낮고, 대규모 데이터 로드를 지원할 수 있습니다. 하지만 문제는 이렇습니다. 스마트 그리드는 극한의 온도, 비, 먼지, 때로는 야생 동물이나 건설로 인한 신체적 스트레스까지 통신 사이트와 마찬가지로 까다로운 조건을 많이 안고 있습니다. 따라서 이 케이블이 교차할 수 있다고 생각하는 것은 그리 큰 무리가 아닙니다.
잠깐만요, 그런데 유틸리티 회사에서는 왜 광섬유 대신 구리를 버리는 걸까요? 실제로 살펴보겠습니다. 구리 케이블에는 스마트 그리드 사용에 있어 몇 가지 큰 결함이 있습니다. 전력선에서 전자파 간섭(EMI)이 발생하기 쉬우며 이로 인해 데이터 정확도가 저하될 수 있습니다. 이는 전력망 중단을 모니터링하거나 실시간으로 전압을 조정할 때 감당할 수 없는 일입니다. Fiber에는 그런 문제가 전혀 없습니다. 절연되어 있으므로 EMI가 없으며 고전압 라인 옆에서 실행되는 경우에도 신호 저하가 없습니다. 또한 광섬유는 구리보다 훨씬 더 많은 데이터를 전달할 수 있습니다. 스마트 그리드는 15분마다 사용 데이터를 전송하는 스마트 미터부터 밀리초 응답 시간이 필요한 오류 감지기에 이르기까지 매일 센서를 추가하고 있습니다. FTTA 케이블은 높은 대역폭을 위해 제작되었으므로 데이터 수요 급증에 적합합니다.
그러나 여기에 문제가 있습니다. 모든 FTTA 케이블이 스마트 그리드에 동일하게 사용되는 것은 아닙니다. 고무가 도로와 만나는 곳이기 때문에 우리가 공급하는 특정 유형에 대해 이야기해 보겠습니다. 먼저 파이버 패치 케이블 LC Uniboot 2 Core가 있습니다. 이 작은 장치는 컴팩트하고 변전소 제어 캐비닛과 같은 좁은 장소에 쉽게 설치할 수 있으며 Uniboot 디자인은 부러짐 없이 여러 번 연결하고 분리할 수 있을 만큼 내구성이 있음을 의미합니다. 많은 유틸리티 팀은 많은 재작업 없이 기존 장비 주위로 경로를 지정할 수 있어 설치 시간이 단축되고 그리드를 업그레이드할 때 시간이 돈이 되기 때문에 이를 좋아합니다.
우리가 많이 묻는 또 다른 것은 광섬유 방수 Hoptic 커넥터입니다. 스마트 그리드는 멋진 실내 공간에만 있는 것이 아니라 바닷물이나 폭우가 지속적으로 위협을 가하는 전신주, 지하 금고, 해안 지역에 설치됩니다. 해당 커넥터는 IP67 등급이므로 짧은 시간 동안 물에 담가도 괜찮고 먼지와 습기를 차단합니다. 지난 겨울 일반 커넥터를 시험해 본 엔지니어들의 이야기를 들었습니다. 몇 번의 눈보라 후에 녹이 슬었습니다. 홉틱 커넥터? 거친 실외 환경을 위해 제작되었으므로 실외 기둥 장착형 장치에 센서를 연결하는 데 적합합니다.
예를 들어 변전소의 스위치기어에 여러 센서를 연결하는 등 고밀도 연결을 사용하는 경우 ODVA MPO 파이버 패치 케이블이 적합합니다. ODVA는 산업용 네트워킹의 표준이므로 대부분의 스마트 그리드 제어 시스템과 호환됩니다. MPO 커넥터를 사용하면 하나의 작은 케이블에 최대 12개의 광섬유를 연결할 수 있으며, 이는 여러 개의 단일 광섬유 케이블을 실행하는 것보다 훨씬 효율적입니다. 이는 혼란이 적고 라우팅이 더 쉬우며 장애가 발생할 수 있는 지점이 적다는 것을 의미합니다. 이는 애초에 스마트 그리드의 핵심인 그리드 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다.
Huawei Mini SC APC-SC APC 광섬유 케이블도 잊을 수 없습니다. 많은 공공 시설에서 그리드 하드웨어에 Huawei 장비를 사용하므로 이 케이블은 해당 장치에 완벽하게 맞도록 제작되었습니다. 슬림하고 굽힘반경이 낮아(섬유가 깨지지 않고 구부릴 수 있음) 옥외용 등급입니다. 우리는 고객이 -20°F에서 110°F까지의 온도에서 2년 넘게 농촌 그리드에서 실행되었으며 단 한 번의 데이터 손실도 없었다고 말했습니다. 이는 더 저렴한 대안으로는 얻을 수 없는 신뢰성입니다.
이제 실제 질문에 들어가 보겠습니다. FTTA 케이블이 실제로 스마트 그리드 요구 사항을 충족합니까? 저는 몇몇 유틸리티 산업 패널에 참석했는데 제가 듣는 주요 관심사는 내구성, 호환성 및 비용입니다. 각각을 다루겠습니다.
첫째, 내구성: FTTA 케이블은 통신 옥외용으로 설계된 Telcordia GR-326 표준에 따라 테스트되었습니다. 이는 극한의 온도, UV 복사 및 물리적 충격을 처리할 수 있음을 의미합니다. 스마트 그리드 실외 환경은 조금 다르지만 산꼭대기나 사막에 있는 일부 통신 기지국만큼 가혹하지는 않습니다. 예를 들어 우리는 애리조나에 있는 한 유틸리티 회사에 샘플을 보냈고 케이블을 150°F에 1000시간 동안 노출시키는 가속 노화 테스트를 실시했지만 여전히 신호 손실이 0.1dB 미만이었습니다. 이는 업계에서 허용되는 데이터 전송 한도보다 훨씬 낮습니다.
호환성은 또 다른 큰 문제입니다. 스마트 그리드는 기존 장비와 새로운 IIoT 장치를 혼합하여 사용하므로 두 장비 모두에서 작동하는 케이블이 필요합니다. 당사가 공급하는 LC Uniboot 및 Mini SC 커넥터는 통신 및 산업용 네트워킹의 표준이므로 거의 모든 그리드 하드웨어와 잘 작동합니다. ODVA MPO는 산업용 애플리케이션을 위해 특별히 설계되었으므로 대부분의 변전소 제어 시스템 및 센서 네트워크와 함께 작동합니다. 오래된 구리 장비와 새 광섬유를 혼합하는 것에 대해 걱정하는 고객이 있었습니다. 그들은 LC Uniboot 케이블을 설치했고 제대로 작동했으며 추가 어댑터나 재구성이 필요하지 않았습니다.
비용은 어떻습니까? 많은 유틸리티 회사에서는 섬유가 더 비싸다고 생각하지만, 계산해 보겠습니다. 구리 케이블은 더 많은 유지 관리가 필요합니다. EMI, 부식 또는 설치류에 의해 손상되며 몇 년마다 교체해야 합니다. 반면 FTTA 케이블은 유지 관리가 거의 필요 없으며 수명이 20년 이상입니다. 또한 대역폭이 높다는 것은 나중에 케이블 인프라를 다시 구축하지 않고도 더 많은 센서를 추가할 수 있음을 의미합니다. 오하이오에서 제가 함께 일했던 소규모 유틸리티 회사는 FTTA 케이블로 전환하면 구리 케이블이 계속 끊어지는 문제를 해결할 필요가 없기 때문에 첫 해에만 유지 관리 비용이 30% 절약되었다고 말했습니다.
잠깐만요. 제한사항이 있나요? 현실적으로 생각해 봅시다. 완벽한 솔루션은 없습니다. FTTA 케이블은 섬유이므로 너무 세게 구부리거나 너무 세게 당기면 구리보다 더 부서지기 쉽습니다. 이는 특히 좁은 변전소 공간에서 라우팅을 신중하게 계획해야 함을 의미합니다. 또한 매우 장거리(예: 10마일 이상) 실행의 경우 리피터가 필요할 수 있지만 이는 FTTA뿐만 아니라 모든 광섬유 케이블에 해당됩니다. 좋은 소식은 우리가 공급하는 FTTA 케이블 유형이 이를 염두에 두고 설계되었다는 것입니다. 당김과 굽힘에 저항하는 강화된 코어가 있으므로 기본 설치 지침을 따르는 한 문제 없이 사용할 수 있습니다.
제가 주목한 또 다른 점은 많은 유틸리티 팀이 5G 지원 스마트 그리드 프로젝트에 FTTA 케이블을 사용하기 시작했다는 것입니다. 5G는 변전소 원격 제어를 위한 저지연 통신, 전력선 실시간 모니터링, 드론 검사 등 스마트 그리드에 큰 도움이 될 것입니다. FTTA 케이블은 5G가 사용하는 엄청난 데이터 속도를 처리할 수 있고 이미 통신 네트워크에서 입증되었기 때문에 5G 백홀에 꼭 필요한 케이블입니다. 따라서 이미 그리드용 5G에 투자하고 있는 유틸리티 기업에게는 원활한 전환입니다.
이를 구체화하기 위한 간단한 사례 연구를 공유하겠습니다. 작년에 우리는 배전망을 업그레이드하는 텍사스의 중간 규모 전력회사와 협력했습니다. 그들은 특히 모두가 AC를 가동하는 더운 여름철에 지속적인 정전을 일으키는 오래된 구리 케이블을 가지고 있었습니다. 그들은 기둥에 스마트 계량기를 연결하기 위한 광섬유 패치 케이블 LC Uniboot 2 코어, 지하 금고 센서용 광섬유 방수 홉틱 커넥터, 기존 변전소 장비에 연결하기 위한 Huawei Mini SC APC-SC APC 광섬유 케이블을 혼합하여 사용하기로 결정했습니다. 6개월 후에는 데이터 오류가 40% 감소했으며 중단 응답 시간이 평균 2시간에서 15분으로 늘어났다고 보고했습니다. 가장 좋은 부분은? 그들은 전체 케이블 네트워크를 다시 실행할 필요가 없었습니다. 기존 인프라에 딱 맞는 FTTA 케이블을 사용하여 가장 중요한 구리 부분을 교체하기만 하면 됩니다.
그러면 원래 질문으로 돌아가서 FTTA 케이블을 스마트 그리드 통신에 사용할 수 있습니까? 짧은 대답은 '그렇습니다'입니다. 특정 요구 사항에 맞는 유형을 선택하면 됩니다. 핵심은 FTTA 케이블의 기능을 그리드 조건에 맞추는 것입니다. 실내/실외 캐비닛용 소형 패치 케이블, 젖거나 먼지가 많은 지역을 위한 방수 커넥터, 변전소용 고밀도 MPO 케이블, 기존 하드웨어용 Huawei 호환 케이블 등이 있습니다.
전환을 고려하고 있는 유틸리티 엔지니어 또는 프로젝트 관리자라면 찾을 수 있는 가장 저렴한 광섬유를 선택하지 마십시오. 실외 사용을 위해 테스트를 거쳤고 기존 장비와 호환되며 향후 성장을 감당할 수 있는 대역폭을 갖춘 케이블을 찾으세요. 우리는 수십 개의 유틸리티 회사가 이를 탐색하는 데 도움을 주었으며 귀하의 특정 프로젝트에 적합한 샘플, 테스트 데이터 또는 사례 연구를 알려드릴 수 있습니다.
스마트 그리드 케이블 요구 사항에 대해 논의할 준비가 되었다면 당사 팀에 문의하세요. 우리는 여기서 일률적으로 모든 것을 적용하는 것이 아닙니다. 어떤 FTTA 케이블이 귀하의 그리드에 가장 적합한지, 압력이나 판매 홍보 없이 정확히 파악하기 위해 귀하와 협력할 것입니다.
참고자료:
- 국립표준기술연구소. (2022). 스마트 그리드 광섬유 통신 요구 사항.
- 텔코디아 테크놀로지스. (2019). GR-326-CORE: 광섬유 케이블에 대한 일반 요구 사항.
- ODVA. (2021). 스마트 그리드 애플리케이션을 위한 산업용 광섬유 커넥터 표준.
- 미국 에너지부. (2023). 스마트그리드 유지관리 비용 절감 전략.
- 광섬유 광대역 협회. (2022). 유틸리티 네트워크를 위한 광섬유 배치.
